Медь эффективно используются на протяжении многих лет для контроля роста водорослей, уничтожения паразитов в морской и пресной воде. Поскольку данный металл не изменяет цвета воды, он может использоваться как в аквариумах, так и больших водоемах. Химический состав воды и некоторые другие факторы определяют необходимую дозировку и продолжительность использования меди.

Однако стоит учитывать, что этот элемент очень вреден для некоторых видов рыб и смертельно опасен для большинства беспозвоночных. Его постоянное использование также неблагоприятно отразится на здоровье рыб, приводя к повреждению жабр и других тканей, а также к общему угнетению иммунной системы. Поэтому очень важно понимать, как и при каких условиях его применять.

Расчеты количества меди и процедуры ее использования различны для морской и пресной воды. Необходимо учитывать такие факторы, как жизненный цикл паразита и его восприимчивость к меди, а так же чувствительность нецелевых видов, живущих в этом же водоеме, чтобы понять, можно ли использовать такой способ очистки воды вообще.v

В данной статье речь пойдет о медном купоросе (CuSO₄ • 5H₂O или пентагидрата сульфата меди), наиболее часто используемой формы меди в аквакультуре.

Активный компонент

Медь является тяжелым металлом, который может существовать в различных формах. Наиболее эффективное состояние меди с точки зрения контроля водорослей и паразитов имеет заряд 2+ (Cu²⁺). В этой форме металл находится в составе медного купороса, который также известен как пентагидрат сульфата меди, потому что связывает пять молекул воды.

Когда сульфат меди растворяют в воде, он распадается на отдельные ионы Cu²⁺ и ионы SO₄^2-. Так как медь является активным ингредиентом в медном купоросе, который остается в водном растворе, то концентрация Cu и должна быть измерена. Для восприимчивых морских паразитов, в том числе Amyloodiniu и Cryptocaryon, она должна составлять 0,15-0,20 мг на литр воды.

По многим причинам поддержание уровня ионов меди может оказаться непростой задачей. Вода имеет множество растворенных в ней веществ, например, ион бикарбоната (HCO₃^—), который легко соединяется с медью и «удаляет» ее ионы из раствора. Карбонаты, входящие в состав доломита, измельченных кораллов, морских раковин растворяются в воде и связываются с Cu²⁺, изменяя тем самым ее концентрацию. Кроме того, многие живые организмы, включая бактерий, водоросли и креветок, а также некоторые субстраты, например, активированный уголь, впитывают медь.

Однако есть и другие факторы, которые могут привести к сильному увеличению концентрации данного металла. Возрастание солености снижает связывание (абсорбцию) меди с поверхности. В соленой воде при нейтральном рН уровне (около 7), медь окружена молекулами хлорида. Закисление приводит к высвобождению ранее связанных молекул, в связи с чем повышается риск поражения организмов. Кроме того, живые организмы, такие как креветки, накапливают в себе медь, и если они позже будут съедены рыбой, последняя может получить отравление.

Хелаты

Хелатные агенты помогают поддерживать уровень меди в воде, образуя структурированный комплекс с данным элементом. Эти комплексы различаются по своей устойчивости в зависимости от агента. Например, агент ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота) ведет себя в растворе достаточно стабильно. Можно также использовать цитрат, но он уже менее стабилен. С другой стороны, комплексы цитрата с медью обладают более выраженной биологической активностью, чем ЭДТА и легче удаляются из воды после завершения процедуры.

Тем не менее медный купорос более распространен в аквакультуре, так как его проще контролировать по сравнению с хелатными агентами, сила и активность которых более неопределенные, чем у купороса, и их сложнее вывести из воды.

Воздействие меди на паразитов

В рекомендуемых концентрациях (0,15-0,20 мг/л) медь токсична для ряда паразитирующих на рыбе организмов, в том числе, морских паразитов Cryptocaryon irritans и Amyloodinium ocellatum. В первую очередь, она хороша в борьбе на инфекционной стадии, когда патогены еще свободно плавают и не вступили в контакт с хозяином. Таким образом, понимание их жизненного цикла очень важно для расчета длительности процедур. Для Cryptocaryon процедуры должны проводиться не менее 3-х недель. А для Amyloodinium около 10-14 дней.

Вред здоровью нецелевых организмов

Некоторые виды рыб очень чувствительны к меди и погибают, даже при ее концентрациях ниже терапевтического уровня (т. е. менее 0,15 мг/л). Очень важными факторами выживаемости рыбы являются период акклиматизации, когда рыба подвергается воздействию постепенно возрастающей концентрации ионов в течение нескольких дней, а также стадия жизненного цикла особей. Например, у некоторых видов икра приспосабливается к меди намного быстрее, чем мальки или взрослые особи, и имеет больший коэффициент выживаемости. У других видов рыб наблюдается обратная картина. Токсичность меди проявляется в поражении жабр, печени, почек, иммунной и нервной систем. При этом в большей степени страдают жабры. Данный орган дыхания становится более плотным, утолщается и теряет способность регулировать обмен ионов между внешней средой и внутренней средой организма. Данный металл также подавляет функции иммунной системы и боковой линии. Длительное воздействие меди может привести к снижению скорости роста особи. При отравлении, в дополнении к основному признаку дистресса (учащенное дыхание), рыба темнеет и начинает демонстрировать поведенческие особенности, включая нарушение координации движений и сонливость. В конечном итоге, подобное течение отравления приводит к гибели.

Большинство беспозвоночных весьма чувствительны к меди и не способны пережить лечение этим элементом. Поэтому на период проведения процедуры, их необходимо выловить из водоема и поместить отдельно. Вернуться в свой родной дом они смогут только когда концентрация металла составит менее 0,01 мг/л. После проведения обработки необходимо несколько раз проверить его уровень, потому что данный элемент имеет тенденцию накапливается в различных участках водоема (например, на декорациях) и постепенно оттуда высвобождается при изменении pH среды.

Влияние окружающей среды

Факторы, определяющие токсичность меди в воде:

1) количество свободного иона (Cu²⁺);
2) чувствительность рыбы и беспозвоночных;
3) возраст рыбы;
4) акклиматизация;
5) наличие специфического субстрата, особенно из кальция и карбоната магния;
6) наличие растворенных веществ, в т.ч. карбонатов, которые, связываясь с медью, снижают ее концентрацию в чистом виде и силу действия;
7) наличие в водоеме организмов, которые способны биоаккумулировать (накапливать) медь в своем организме (креветки, раки и т.п.);
8) наличие регулятора кислотности воды. Концентрации меди может меняться с течением времени, например, внезапно увеличиваться во время падении рН. При этом она должна измеряться, по меньшей мере, дважды в день и, соответственно, её нужно корректировать (см. раздел ниже).
Взаимодействие с бактериями

Помимо патогенных организмов, медь вредна для нитрифицирующих бактерий. Концентрация 0,3 мг/л сульфата меди затормаживает процессы окисления аммиака и нитритов, поэтому требуется мониторинг их содержания в воде. Некоторые бактерии, вызывающие заболевания у рыб, очень устойчивы к меди, для которых смертельная концентрация составляет около 1,25 мг/л.

Определение концентрации

Медный купорос лишь на четверть состоит из чистой меди, которая и является важнейшим элементом в процессе очистки воды. Дозировка сульфата меди основана на порции чистой меди в растворе, необходимой для очистки паразитов, в том числе Cryptocaryon и Amyloodinium. Концентрация ионов Cu²⁺ при этом должна составлять около 0,15-0,20 мг/л.

Чтобы определить необходимое количество медного купороса (в граммах) для данного объема воды, можно воспользоваться следующими формулами:

Объем воды в литрах × необходимая концентрация чистой меди (мг/л) × 0,00392 = необходимая масса медного купороса (грамм).

Пример:
1000-литровый системе необходимой концентрации свободной меди: 0,20 мг / л

По выше приведенной формуле:
1000 л × 0,20 мг/л × 0,00392 = 0,784 г сульфата меди.

При использовании металла в более высоких концентрациях следуют инструкциям производителя.

Достижение и поддержание требуемой концентрации

При обработке морских рыб ионами Cu²⁺, любые материалы или фильтры, содержащие компоненты, связывающие медь, должны быть удалены, пищу и щебень при необходимости также желательно удалить. Перед началом лечения необходимо измерить базовые параметры воды: содержание аммиака и нитритов, рН среды, температуру, щелочность и соленость. Рекомендуемая концентрация меди в диапазоне 0,15-0,20 мг/л достигается постепенно, в течение 2-3 дней. Такой подход поможет рыбе частично адаптироваться.

Так как качество воды, субстрат и другие факторы определяют уровень чистой меди, достижение каких-либо конкретных доз в системе может оказаться сложной задачей.
После подсчета необходимой концентрации медикамента необходимо добавить половину от него в водоем. Лучше всего это делать, смешав заранее медный купорос с дистиллированной водой до получения перенасыщенного раствора, после чего выливать пропорционально в каждый участок водоема, избегая формирования так называемых «горячих точек» (участков с превышенным уровнем концентрации меди).

Также раствор медного купороса можно постепенно выливать в самп, однако это неблагоприятно скажется на полезных бактериях в биофильтре. После того, как соединение равномерно распределится по всему водоему и до момента достижения требуемой концентрации, необходим мониторинг содержания меди.

Часто из-за соединения данного металла с компонентами водоема требуется больше купороса, чем было рассчитано по формуле. Измерения концентрации должны проводиться два раза в день, и при понижении значений медикамент добавляют. Как уже говорилось ранее, процедуры могут продолжаться более 4-х недель, в зависимости от устойчивости паразита и ситуации в целом.

Выведение меди из воды

С задачей очистки воды от ионов Cu²⁺ прекрасно справляется активированный уголь. Один из способов выведения этого элемента заключается в размещении отдельного блока фильтрации, содержащего свежий активированный уголь из расчета 170 граммов на 57 литров воды. Как только вода пройдет полный цикл фильтрации, необходимо произвести замер концентрации металла. Если в воде присутствовали хелатные соединения меди, то её необходимо полностью заменять. В качестве очистителя можно использовать доломит, но его также потребуется выводить. Если замеры продолжают показывать высокое содержание чистой меди, полная смена воды все еще может быть необходима. Уровень концентрации нужно измерять как в процессе ее выведения, так и в течении нескольких недель после его завершения, так как медь, скопившаяся в декорациях и грунте высвобождается постепенно.

Обобщение

Концентрация чистой меди около 0,15-0,20 мг/л является эффективным средством в борьбе с паразитами, в том числе Amyloodinium и Cryptocaryon, а так же многими видами водорослей, отрицательно влияющих на рыбу и беспозвоночных.

Медный купорос является самой распространенной формой меди в морской и аквариумной аквакультуре. Так как морская вода содержит много примесей, то процесс очистки такого типа водоемов от паразитов намного сложнее и требует большей осторожности, чем в случае с пресной водой. Кроме того, следует учитывать в влияние факторов на уровень конечной концентрации чистой меди в воде.

Медь может быть токсична для некоторых чувствительных видов рыб и высоко токсична для многих видов беспозвоночных. Для многих видов рыб постоянное воздействие меди опасно для их жабр, почек, селезенки и других органов, а так же ослабляет иммунную систему. Медь также может отрицательно влиять на полезных бактерий в биофильтре.

Беспозвоночные должны быть удалены из водоема до начала медных процедур.

Расчет дозы медного купороса для морской и пресной воды разный. В случае с морской водой он основан на измерении концентрации свободных ионов меди. А в пресноводных системах расчеты базируются на уровне щелочности воды. Медный купорос состоит на четверть из активного ингредиента (Cu 2+), используемого для очистки водоемов.

Терапевтический уровень меди (0,15-0,20 мг/л) достигается постепенно в течение 2-3 дней, чтобы рыба могла к нему более-менее привыкнуть. Концентрация должна при этом измеряться, по меньшей мере, два раза в день.

Активированный уголь и замена воды позволяют удалить медь после завершения процедур. Мониторинг содержания металла проводится регулярно в течение нескольких недель после завершения удаления на случай, если скопившаяся медь начнет высвобождаться из объектов водоема.

——
Roy P. E. Yanong. Use of Copper in Marine Aquaculture and Aquarium Systems. edis.ifas.ufl.edu/fa165